(57)【要約】【課題】      本発明の根底をなす課題は、測定精度および／または測定感度が高い共振体ハウジングを提供することにある。【解決手段】  本発明の課題は、共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジング（４）の部分の、少なくとも一部が非金属材料から成ることにより解決される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タバコ加工産業の連続体（１）の少なくとも一つの特性を検出するための共振体ハウジング（４）において、
共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジング（４）の部分の、少なくとも一部が非金属材料から成ることを特徴とする共振体ハウジング（４）。
【請求項２】
共振体空域の構成を実質的に決定する共振体ハウジング（４）の部分が、少なくとも２０°Ｃ〜４０°Ｃの温度領域内で、１０−6Ｋ−1よりも小さい熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項１記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項３】
共振体の構造を実質的に決定する共振体ハウジング（４）の部分の少なくとも一部が、ガラスセラミックから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項４】
共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジング（４）の部分の少なくとも一部が、ガラスから成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項５】
共振体ハウジング（４）共振体空域７の少なくとも一部が、対称な中空円筒体の形状を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項６】
共振体を囲む共振体ハウジング（７）の表面の少なくとも一部が、導電性の高い、耐食性の材料で被覆されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項７】
被覆に使用される材料が実質的に金から成るかあるいは少なくとも金を含有していることを特徴とする請求項６記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項８】
非金属材料が導電性であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項９】
実質的に完全に非金属材料から成ることを特徴とする請求項１〜８に記載のいずれか一つに記載の共振体ハウジング（４）。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の、共振体ハウジング（４）を備えた測定器具。
【請求項１１】
タバコ加工産業の連続体の少なくとも一つの特性を、温度制御を行わずに検出するための、共振体の形状を基本的に決定する共振体ハウジングの部材の少なくとも一部に関して、少なくとも２０°Ｃ〜４０°Ｃの温度領域において１０−6Ｋ−1より小さい熱膨張係数を有する非金属材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコ加工産業の連続体の少なくとも一つの特性を検出するための共振体ハウジングに関する。最終的には、本発明は共振体ハウジングの一部分のための材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
タバコ加工産業の連続体とは、刻みタバコ、ツイガリロタバコ、葉巻タバコのような発煙材料、あるいは他の発煙材料から成る被覆紙で被覆されているかあるいは被覆されていない連続体である。この用語は、セルロースアセテートあるいは紙のようなフィルター材料から成る連続体でもある。
【０００３】
例えば特許文献１により、タバコ連続体、特にシガレット紙で包まれた刻みタバコから成るシガレット連続体の重量および／または水分を検出するために、この連続体を金属材料でできた測定室（以下“共振体ハウジング”と称する）の中を通し、この測定室で連続体にマイクロ波を印加することが知られている。共振体ハウジングを連続体が通過する時の、および例えば共振体ハウジングが空の時の導入したマイクロ波の特性値の変化から、あるいは標準値に対する変化から、特別な評価回路により、この連続体の単位長さ当たりの重量および／または水分を推定することができる。
【０００４】
特許文献２から、共振体ハウジングの少なくとも一部が、熱膨張係数の小さい材料から成ることが知られている。熱膨張係数αは、材料が１ケルヴィン（Ｋ）加熱された場合に、材料が全長のどんな割合で膨張するかを示す。
【０００５】
好ましい実施形態として、約６４％の鉄と約３６％のニッケルを含有する合金が挙げられている。“ＩＮＶＡＲ”とも呼ばれるこの合金は、室温で、約１０−6Ｋ−1の熱膨張係数αを有する。このことから、ある方向に１ｍの長さを有する材料片は、温度が１ケルヴィンだけ上昇すると、１ミクロン（１０−6ｍ）だけ膨張することが明らかである。例えば鉄のような金属の代表的熱膨張係数は、ＩＮＶＡＲの熱膨張係数よりも１０の係数が一つ分大きい。
【０００６】
共振体空域の寸法の安定性をさらに向上させるために、特許文献２において、さらにハウジングが、動作温度を少なくとも近似的に一定に維持する温度制御装置を有することが説明されている。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０７９１８２３号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９８５４５５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の根底をなす課題は、測定精度および／または測定感度が高い共振体ハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は、共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジングの部分の、少なくとも一部が非金属材料から成ることにより解決される。
【０００９】
共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジングの部分は、平面的に共振体壁を支持するかあるいは形成する構成部材から成る。マイクロ波を共振体内に取り込むかあるいは取り出すアンテナと、場合によっては、アンテナをハウジング及び共振体壁から絶縁する、アンテナの周囲にある絶縁リングとは、本発明によれば共振体ハウジングには属さない。
【００１０】
非金属材料とは、金属材料と区別する点で、特に非金属材料、すなわち例えばセラミック、プラスチック、ガラス及びガラスセラミックであると理解される。これらの非金属材料は、例えばドーピングもしくは添加することにより、金属原子が存在する場合にも、金属材料とは呼ばれない。なぜなら、金属原子が存在しても、これらの非金属材料に全ての金属的特性は与えられないからである。非金属原子、イオンあるいは分子を使用してプラスチックをドーピングすることにより、確かに導電性の非金属材料を得ることもできる。
【００１１】
本発明によれば、共振体ハウジングと共振体とを区別することができる。共振体とは中空空域（共振体空域）であり、この中空空域の少なくとも一部は、導電性の材料により囲まれている（共振体壁）。共振体の空域内に導入された電磁波は、導電性の共振体壁で反射し、かつ電磁波の周波数に依存した共振体の共振特性に対応して、積極的に（増幅するように）あるいは破壊的に（減衰するように）重なり合うことができる。共振の周波数依存性から、その変化が共振体の空域の構成と、共振体壁に使用される材料と、共振体の空域内の他の材料とに依存した特有の共振曲線が得られる。
【００１２】
共振体壁の導電性が悪ければ悪いほど、電磁波の反射は悪くなり、かつ共振は減衰する。
共振体の空域内に材料がある場合、電磁波部分は吸収され、従って同じように共振が減衰するかあるいは共振周波数がずれる。さらに、共振体の形状が変化することにより、共振曲線の周波数応答特性は変化する。
【００１３】
これに反して共振体ハウジングは、共振体すなわち共振体空域を取囲み、かつ共振体に外形を与える。共振体ハウジングがそれ自体導電性材料から成る場合、共振体を取囲むハウジングの内壁は、以下に詳しく説明するように、共振体に所属の共振体壁とみなされる。
【００１４】
周波数が高い場合、電磁波により生じる表皮効果のために、マイクロ波はほんの数ミクロンだけ共振体壁内に侵入する。このような数ミクロンの薄い皮膜の外側の材料にあっては、材料が導電性であるかどうかは、共振体内での共振の形成にとっては些細なことである。
【００１５】
共振体ハウジングの材料の特性に依存して、共振体を取囲む共振体ハウジングの内壁を、導電性が良好でかつ特に耐食性の材料で被覆することは、合理的でありかつ必要不可欠である。この場合、被覆部分だけを共振体壁とみなすことができる。共振体ハウジングは、この場合ただ支持ハウジングとして、モノコック構造の共振体のために使用される。
【００１６】
共振体内に導入されるマイクロ波の共振は、共振体空域の形状と寸法に敏感に左右されるので、共振体の形状と寸法を、例えば温度のような周囲の影響に左右されずに一定に維持することが重要である。
【００１７】
共振体空域の形状を決定する、共振体ハウジングのその部分は、膨張係数が小さい非金属材料から成るのが有利である。従って共振体空域の寸法と形状も周囲温度に十分左右されている。これによって、マイクロ波に関する共振体ハウジングの特性曲線の、十分一定の振幅と形状が保証されており、かつ測定のための一定の基準寸法の必要条件が満たされている。非金属材料の熱膨張係数は、少なくとも２０°Ｃ〜４０°Ｃ低い温度領域内で１０−6Ｋ−1よりも小さいのが好ましい。
【００１８】
熱膨張係数が小さい適当な非金属材料が知られている。その製造工程が、特に小さい熱膨張係数の達成に基づいて最善の状態にされている、特殊なガラスセラミックとガラスを幾つか模範的に挙げることができる。
【００１９】
マインツ市在、ショットガラス社のガラスセラミックゼロデュアー(R)は、０°Ｃから５０°Ｃの温度で、０±０，１×１０−6Ｋ−1以下の縦方向の膨張係数を有し、これにより製造上の公差が０，１×１０−6Ｋ−1である熱的な（ほぼ）ゼロ膨張が達せられることが明らかである。このガラスセラミック用の原料は、セラミック工程で加熱し、かつ制御されて再度冷却されたガラスブロックである。冷却が制御された場合、ガラス型のアモルファスガラス相と並んで、材料の７０〜８０重量パーセントを構成する結晶質相が成長する。二つの相の熱膨張係数は、互いに正反対である。このことは、材料が加熱すると一方の相は膨張するが、他方の相は収縮することを意味する。材料内における両相の重量割合は、結晶質相とアモルファスガラス相の正反対の熱膨張係数が、その和で相殺されるように選択されており、従って熱的な（ほぼ）ゼロ膨張が得られる。材料の機械的特性と加工性は、ガラスに相当する。
【００２０】
ニューヨーク市在、コーニング社の材料ＵＬＥ(R)は、０±０，０３×１０−6Ｋ−1の平均的な熱線膨張係数を有するガラスである。この材料は、火炎加水分解法で、砂基質（Sandsubstrat）上で析出する。その際、実質的に石英ガラスは蒸発し、チタンイオンが火炎に添加される。分離した基質は、実質的にチタンイオンとドーピングされたガラスである。この場合、チタンイオンの混合物によりゼロ膨張が可能である。
【００２１】
引用された材料は、本発明の材料を限定することなく、熱線膨張係数が小さい非金属材料の代わりに挙げられている。
【００２２】
極めて小さい値αである材料の熱膨張係数の測定は、体積の干渉分析法によって、例えば球形干渉分析法，平坦面干渉分析法あるいは精密干渉分析法によって行われる。例えばドイツのブラウンシュヴァイク市在、ドイツ連邦物理技術研究所において適用された測定方法は、金属材料だけでなく非金属材料にも適している。
【００２３】
有利な一実施形態において、共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジングの部分の少なくとも一部は、ガラスセラミックから成る。同じように、共振体の構成を実質的に決定する共振体ハウジングの部の少なくとも一部は、ガラスから成る。この場合、ガラスセラミックやガラスが、前述のような、特に熱膨張係数が小さい材料だと理解される。これほど熱膨張係数が小さい材料を使用することにより、温度制御装置を備える必要はない。作動温度が室温から約４０°Ｃまでの場合、測定精度の必要条件に対応する共振体幾何学構造の不変性は保証されている。温度制御装置の必要性は特に無い。
【００２４】
共振体ハウジングの実施形態において、他の形態では、共振体空域は対称な中空体を有している。可能な限り均一のマイクロ波共振場を作り出すために、この場合、共振体空域の少なくとも一部が、回転対称の中空体の形状を、好ましくは中空円筒体の形状を備えているのが有利である。特に被測定物の移送方向に沿って、中空体の対称軸線を整向する際に、非測定物の所で特に大きな場の強度を有する共振モードが達成可能である。
共振体空域の形状は、中空円筒体の正確な形状とは異なっていてもよい。しかし、その場合には少なくともほぼ対称な形状、例えば多角形の形状であるのが有利である。
【００２５】
共振体ハウジングの有利な実施形態は、共振体ハウジングの内部空域を閉鎖するための閉鎖部材を備えていることにある。閉鎖部材は正常な動作条件下で取外し可能であり、かつ再度取付け可能であるのが有利である。従って、共振体ハウジングの内部空域はメンテナンスおよび清掃が可能である。
【００２６】
共振体ハウジングの有利な実施形態は、共振体を囲む共振体ハウジングの表面の少なくとも一部が、導電性の高い、耐食性の材料で被覆されていることにある。この材料は、幾つかの非金属材料の場合には、共振体ハウジングの構成部品として有効である。なぜなら、高周波の電磁交流磁場の場合、例えば材料の境界面に衝突するマイクロ波のように、電磁波の反射は、表皮効果の発生により減衰するからである。
【００２７】
この表皮効果を補償するために、共振体の内部空域を導電性の高い材料で被覆する。本発明のフレームにおいて、導電性が高いとは、約１０×１０6Ｓ／ｍ以上の値である。導電性が高い材料は、例えば金（４２×１０6Ｓ／ｍ），銅（６０×１０6Ｓ／ｍ）そして銀（６３×１０6Ｓ／ｍ）である。
測定結果の長期的な安定性−特に、共振体空域の形状と寸法の安定性により生じる−に関して、被覆材料の導電性は、時間の経過する内に変化しないことが有利である。そのために、材料は耐食性である。
【００２８】
特に有利な実施形態において、被覆に使用される材料が基本的に金から成るかあるいは少なくとも金を含有している。同様に、耐食性の高い導電性プラスチックが知られている。さらに、この導電性プラスチックは被覆に関しては考慮の対象になる。
【００２９】
導電性であるか、あるいは例えばドーピングにより導電性になる非金属材料も知られている。従って非金属材料は導電性であるのが好ましい。
【００３０】
異なる熱膨張係数を有する材料を使うことにより起因する機械的な膨張を最低限に維持するために、共振体ハウジングの有利な構成は、共振体ハウジングが実質的に完全に非金属材料から成ることである。これにより、共振体ハウジングの他方の構成部材の熱的膨張あるいは熱的収縮は、共振体の構成に何の影響も与えないことが達せられる。
【００３１】
さらに本発明の根底をなす課題は、共振体ハウジング、この場合前述のように構成されているような共振体ハウジングを備えた測定器によって解決される。
【００３２】
本発明の根底をなす課題は、
タバコ加工産業の連続体の少なくとも一つの特性を、温度制御を行わずに検出するための、
共振体の形状を基本的に決定する共振体ハウジングの部材の少なくとも一部に関して、
少なくとも２０°Ｃ〜４０°Ｃの温度領域において１０−6Ｋ−1より小さい熱膨張係数を有する非金属材料を使用することにより解決される。記載された材料から成る共振体ハウジングにより、前述の温度領域内において、共振体空域の形状安定性とサイズの安定性は確保される。それにより、測定結果の高い再現性が保証されている。
【００３３】
本発明の他の有利な実施形態においては、連続体を取囲む保護管が設けられている。この保護管の少なくとも一部は、特にポリアリル・エーテル・ケトン類（ＰＡＥＫ類）のプラスチックから、特にポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）から成るのが有利である。本発明による保護管は、連続体の入口領域において広げられていてもよい。
【００３４】
本発明によれば、共振体ハウジングは、内部空域（共振体空域）の外側で、マイクロ波の放出を阻止するために、内部空域（共振体空域）の外側で、連続体の方向で外側へ続いている。共振体ハウジングは、共振体空域の内側でも、連続体の方向で内側へ続いている。
本発明は、多数の長所を有する。すなわち、
温度線膨張係数が極端にかあるいは極めて小さい非金属材料から成る共振体ハウジング及び共振体空域は、温度が変化した場合でもその形状をごくわずかしか変えない。その結果は共振体特性の極めて良好な不変性であり、このことは測定値検出の精度と不変性に役立つ。
【００３５】
共振体空域を被覆するための、例えば金のような耐食性の材料を使用することにより腐食は阻止され、それにより共振体特性の誘発される変化は阻止される。この被覆材料の良好な導電性の結果、悪影響はいわゆる表皮効果によって十分阻止できる。
【００３６】
共振体ハウジングは、本発明による、マイクロ波の供給、及びマイクロ波の測定信号への変換に特に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明を実施例に基づき図を用いて詳しく説明する。
【実施例】
【００３８】
図１は、その一部を破断した、印５の方向に移動しているシガレット連続体１を示しており、このシガレット連続体−刻みタバコの充填物２とシガレット紙の被覆材３から成る−は、共振体ハウジング４を貫通し、少なくとも一つの充填物２の特性、例えば重量あるいは水分を検出するためにマイクロ波の作用下におかれる。共振体ハウジング４は中空円筒体６の形状の中空体を備え、この中空体の内部空域（共振体空域７）は、シガレット連続体１に対して対称に設けられている。この中空円筒体には封止するための蓋８がネジ止めされている。中空円筒体６や蓋７は何れも、熱膨張係数が極めて小さい非金属性の材料、例えばガラスあるいはガラスセラミックから成る。少なくとも中空円筒体６は、熱膨張係数が極めて小さい非金属性の材料から成っていなくてはならない。共振体ハウジング４と共振体空域７の幾何学形状の不変性が良好であるので、測定結果も良好な不変性が得られる。
【００３９】
共振体ハウジング４の共振体空域７は、薄い金の被膜１２で蒸着されており、この金の被膜は測定値の不変性に悪影響を与える腐食物の形成を確実に防ぎ、かつ同時に導電性が良好なので、有害な表皮効果を抑える。
【００４０】
共振体空域７をシガレット連続体１に対して機械的に遮断するため、およびこの共振体空域をシガレット連続体に場合によっては運搬される汚れ粒子から遮断するため、すなわち測定結果に悪影響を与える共振体空域７の汚れを防止するために、保護管１３が使用されている。この保護管はポリアリル・エーテル・ケトン類（ＰＡＥＫ類）、例えばポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）から成っていると有利である。シガレット連続体１が中空円筒体６内に入る一方の端部１３ａにおいて、保護管１３は漏斗状に広がっている。
【００４１】
共振体ハウジング４は、マイクロ波が共振体室から放出するのを防止するために、共振体空域７の外側で円管状に（６ａ，８ａ）シガレット連続体１の方向に両側で外向きに延びている。さらにこの共振体ハウジングは、円管状に（６ａ，８ａ）内向きにも延びている。マイクロ波発生源から生じるマイクロ波を取り込むために、絶縁リング１４により中空円筒体６から絶縁されているアンテナ１６が使用されている。図示していない評価回路に導入すべきマイクロ波を取り出すために、絶縁体１７で絶縁されたアンテナ１８が使用されている。適当な評価回路は特許文献３に開示されている。
【００４２】
中空円筒体６それ自体が導電性でない場合、絶縁体１４と１７は省略できる。中空円筒体６の材料が導電性でかつ非金属である場合、絶縁リングあるいは絶縁体１４と１７は、取り込み及び取り出しアンテナ１６と１８にとって必要不可欠である。
【特許文献３】ドイツ特許出願第１９７３４９７８．１号明細書
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】共振体ハウジングの概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      シガレット連続体
２      充填物
３      被覆物
４      共振体ハウジング
５      移動方向
６      中空円筒体
６ａ    外側の中空円筒体
６ｂ    内側の中空円筒体
７      共振体空域
８      蓋
８ａ    外側の延長蓋
８ｂ    内側の延長蓋
１２    金の被覆
１３    保護管
１３ａ  保護管入口
１４    絶縁リング
１６    取り込みアンテナ
１７    絶縁リング
１８    取り出しアンテナ
【図１】
2005300537.tif 000003